cds纳米线制备及其在光电极中的应用

《cds纳米线制备及其在光电极中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要本文重点对太阳能电池的发展历史、太阳能电池材料、太阳能电池分类、太阳能电池结构及工作原理、纳米科学技术与太阳能电池、太阳能电池存在的问题、太阳能电池现状等进行了的综述，阐明了A阳能开发的紧迫性。Ti02能带宽度为3．2eV，是一种廉价、高活性、安全、应用范围广、无污染且性能稳定的半导体材料，在太阳能屯池中的应用己逐渐受到人们的重视。但是其能隙为宽度过人，划太阳光的利用率过低，如何提高Ti02电极的光利用效率一直是个重要的研究课题。CdS是一利咱％带宽度为2．42eV的II．Ⅵ族化合物半导体，其能带位置决定了其可以用来很好的敏化Ti02的半导体电

2、极，但是CdS本身具有一定的毒性。CdS颗粒敏化功能人们早已发觉，但是对CdS纳米棒、纳米线在敏化Ti02电极电极方而的研究还鲜有报道。本文将CdS分散于聚合物层中，期望克服CdS的毒性问题，采用CdS纳米棒、纳米线敏化Ti02电极及单独作为电极使用为太阳能电池的研究丌拓了新的发展方向。本论文研究内容分为三个部分，首先通过溶胶．凝胶法探索制备多孔Ti02薄膜，其次是探索制备大面积、高纯度的乖晶CdS纳米棒、纳米线，最后将前两个部分结合起来，探索光电极方面的应用。多孔Ti02薄膜以羟基纤维素(HPC)为添加剂，采用溶胶一凝胶法制备。本研究首先采用了乙

3、醇作为溶剂，对温度、热处理时间及HPC浓度等进行了系统研究，发现都难以制备得到理想的多孔Ti02薄膜。然后对溶剂进行了一定的研究，考察了乙醇、乙_醇、乙二醇甲醚、乙醚、丙酮等溶剂，发现乙二醇甲醚比较适合用于制各多孔Ti02薄膜。最后以乙一醇甲醚为溶剂，通过热处理时间、HPC浓度、层数等研究制各出了比较理想的多孔Ti02薄膜。在热处理温度550℃、-次热处理时问为60rain、在tlPC浓度为4，5mg／g溶液、及镀5层的条件下得到了孔径人约为80nm、薄厚大约400nm的均匀分布的多孔Ti02薄膜。CdS纳米棒、纳米线的制备，首先在少量的修饰剂卜，

4、采用化学浴沉积法。研究中通过划反应时问、体系PH值及修饰剂晌含量的研究，虽然得到‘定产量的CdS纳米线，fH是其体系总是CdS纳米线与纳米颗粒共存，且得到纳米线均浙江大学硕J‘论文为多晶，研究结果不理想。之后，采用溶剂热法来制备CdS纳米线、纳米棒。溶剂热法以乙二胺为溶剂，通过对修饰剂含量、反应时间、反应温度的系统研究最终得到了大面积、高纯度的单晶CdS纳米棒、纳米线。且纳米线的尺寸通过实验条件能够得到比较好的控制。在修饰剂含量在O．039／50ml溶剂，反应温度为180℃的条件下，反应时削为96t1．得到了长约为79in，直径约为90nm的均匀C

5、dS纳米线；反应时间延长到144h．得到了氏约为13pm，直径约为85rim的均匀CdS纳米线。反应温度提高到为250。C的条件F，反应时间为96h得到了长约为20I_tm，直径约为80nm的均匀CdS纳米线，长径比达到250。对修饰剂含量、反应时间、反应温度等实验参数及相应的实验结果的分析，摹本分析出了纳米线形成的机理及其形成条件。第三部分研究了多jLTi02薄膜光电极、CdS纳米线聚合物薄膜／多孔Ti02薄膜光电极、CdS纳米线聚合物薄膜／致密Ti02薄膜光电极、CdS纳米线聚合物薄膜光电极四种光电极的光电性能。研究发现多孑LTiO：薄膜光电极

6、，多孔的存在有利于扩展光响应范围。CdS聚合物薄膜与Ti02薄膜复合制各电极，有利于光生载流子的分离，使光电流增大及起动滞后现象减弱。随着CdS纳米线长径比的增大，光电流起动滞后现象有减小的趋势。关键词：Yi02多孔薄膜；溶胶一凝胶法；CdS纳米线；溶剂热法；光电极；光电流浙江大学硕士论文AbstractInthethesis，thematerials，theprincipleandstructureofdifferentkindsofthesolarcells，therelationbetweennaflo—scienceandthesolarc

7、ells，thedevelopmentot’thesolarcellsandtheproblemsinthesolarcellswerereviewed．Itisilluminatedthattheurgencyoftheexploitationofthesolarenergy．Asanimportantsemiconductingoxide，Ti02hasbeenextensivelyinvestigatedinthefieldofsolarcells．Whilethebandgapofitistoobroadtoabsorbthesolarra

8、dializationeffectively．11-VlsemiconductorCdShasbeenfoundtoexp